MOTORLU ARAÇLAR TEKNOLOJİSİ

T.C. MİLLÎ EĞİTİM BAKANLIĞI MOTORLU ARAÇLAR TEKNOLOJİSİ YENİ NESİL DİZEL YAKIT SİSTEMLERİ Ankara, 2013

Bu modül, mesleki ve teknik eğitim okul/kurumlarında uygulanan Çerçeve Öğretim Programlarında yer alan yeterlikleri kazandırmaya yönelik olarak öğrencilere rehberlik etmek amacıyla hazırlanmış bireysel öğrenme materyalidir. Millî Eğitim Bakanlığınca ücretsiz olarak verilmiştir. PARA İLE SATILMAZ.

İÇİNDEKİLER AÇIKLAMALAR... iii GİRİŞ... 1 ÖĞRENME FAALİYETİ 1... 3 1. SELENOİD VALF Lİ POMPA-ENJEKTÖR ÜNİTELERİ... 3 1.1. Genel Yapısı... 3 1.2. Sistemi Oluşturan Parçalar... 4 1.3. Pompa-Enjektör Selenoid Valfleri... 5 1.3.1. Basma Başlangıcı... 5 1.3.2. Enjeksiyon Miktarı... 5 1.3.3. Sinyalin Kesilme Etkisi... 5 1.3.4. Pompa-Enjektör Selenoid Valfindeki Akımın Kontrolü... 6 1.3.5. Pompa-Enjektör Selenoid Valfindeki Akım Akışı... 6 1.4. Besleme Pompası... 7 1.5. Pompa-Enjektör Ünitesinin Çalışması... 11 1.5.1. Yakıtın Yüksek Basınç Odasına Dolması... 11 1.5.2. Ön (Pilot) Enjeksiyon İşlemi... 12 1.5.3. Ön (Pilot) Enjeksiyonun Sona Ermesi... 14 1.5.4. Ana Enjeksiyon İşlemi... 15 1.5.5. Ana Enjeksiyon İşleminin Sona Ermesi... 16 1.6. Yakıtın Pompa-Enjektör Ünitesinden Geriye Dönüşü... 17 1.7. Pompa-Enjektör Ünitelerinde Kullanılan Ek Sistemler... 17 1.7.1. Yakıt Soğutma Sistemi... 17 1.7.2. Yakıt Ön Isıtma Sistemi... 18 1.8. Pompa-Enjektör Üniteli Sistemlerde Kullanılan Sensörler... 19 1.8.1. EGR Elektrovanası Konum Sensörü... 19 1.8.2. Soğutma Suyu Sıcaklık Sensörü... 19 1.8.3. Yakıt Sıcaklık Sensörü... 20 1.8.4. Emme Havası Basınç Sensörü... 20 1.8.5. Motor Devir ve ÜÖN Sensörü... 21 1.8.6. Eksantrik Mili Sensörü... 21 1.8.7. Hava Kütle Debimetresi... 21 UYGULAMA FAALİYETİ... 23 ÖLÇME VE DEĞERLENDİRME... 26 ÖĞRENME FAALİYETİ 2... 28 2. COMMON RAİL DİZEL ENJEKSİYON... 28 2.1. Genel Yapısı... 28 2.2. Sistemi Oluşturan Parçalar... 29 2.2.1. Alçak Basınç Pompası... 29 2.2.2. Yakıt Yüksek Basınç Pompası... 32 2.2.3. Yakıt Ayar Regülatörü (Basınç Regülatörü)... 33 i

2.2.4. Yakıt Rampası (Rail)... 35 2.2.5. Enjektörler... 36 2.3. Comman Rail Dizel Enjeksiyon Sistemine Kumanda Eden Sensörler... 42 2.3.1. Hall Sensörü... 43 2.3.2. Motor Devir Sensörü... 43 2.3.3. Hava Kütlesi Ölçücüsü... 45 2.3.4. Soğutma Suyu Sıcaklık Sensörü... 45 2.3.5. Gaz Pedalı Konum Sensörü... 46 2.3.6. Emme Manifoldu Basınç Sensörü... 46 2.3.7. Yükseklik Sensörü... 47 2.3.8. Yakıt Hattı Basınç Sensörü... 47 2.4. Common Rail Sisteminde Hava Almak... 48 2.5. Common Rail Dizel Enjeksiyon Sisteminin Çalışması... 48 UYGULAMA FAALİYETİ... 51 ÖLÇME VE DEĞERLENDİRME... 55 ÖĞRENME FAALİYETİ 3... 56 3. DİZEL MOTORLARDA EMİSYON KONTROL SİSTEMLERİ... 56 3.1. EGR Sistemi... 56 3.1.1. EGR Sisteminin Kullanılma Nedenleri... 56 3.1.2. EGR Sisteminin Görevleri... 58 3.1.3. Sistemi Oluşturan Parçalar... 60 3.1.4. EGR Sisteminin Çalışması... 61 3.2. Dizel Motorlarında Katalitik Konvertör... 62 3.2.1. Görevi... 62 3.2.2. Yapısı ve Çalışması... 62 3.2.3. Arızası, Bakımı ve Onarımı... 63 3.3. Kurum (Partikül) Tutucu... 63 3.3.1. Görevi... 63 3.3.2. Yapısı ve Çalışması... 64 3.4. Alev Söndürücü... 65 3.4.1. Görevi... 65 3.4.2. Yapısı ve Çalışması... 66 UYGULAMA FAALİYETİ... 67 ÖLÇME VE DEĞERLENDİRME... 70 MODÜL DEĞERLENDİRME... 71 CEVAP ANAHTARLARI... 71 KAYNAKÇA... 71 ii

AÇIKLAMALAR ALAN AÇIKLAMALAR Motorlu Araçlar Teknolojisi DAL / MESLEK Otomotiv Elektromekanik ve İş Makineleri MODÜLÜN ADI Yeni Nesil Dizel Yakıt Sistemleri Yeni nesil dizel yakıt sistemlerini tanıma arızalarını teşhis MODÜLÜN TANIMI etme, onarma, ayar ve bakımını yapma becerisinin kazandırıldığı bir öğrenme materyalidir. SÜRE 40/32 ÖN KOŞUL Dizel Motorları Yakıt Sistemleri modülünü almış olmak Bu modülün iş başında uygulamalı olarak işlenmesi gerekir. YETERLİK Önce temrinlik araç üzerinde çalışılmalı daha sonra araç gereç üzerinde çalışılmalıdır. Genel Amaç Araçlarda kullanılan dizel motorları yakıt sistemlerini kontrol ederek bakım ve onarımını yapabilecektir. Amaçlar 1. Selenoid valfli pompa enjektör ünitelerini kontrol MODÜLÜN AMACI ederek değiştirebilecektir. 2. Common Rail dizel enjeksiyon sisteminin kontrollerini ve onarımını yapabilecektir. 3. EGR valfini kontrol edip değiştirebilecektir. EĞİTİM ÖĞRETİM ORTAMLARI VE DONANIMLARI ÖLÇME VE DEĞERLENDİRME Ortam: Dizel motorları atölyesi Donanım: El aletleri, pompa enjektör test cihazı, Common Rail kesit elemanları, selenoid Pompa kesit elemanları piezo enjektör kesit elemanları, bilgisayar ve multimedya eğitim CD leri vb. Modül içinde yer alan her öğrenme faaliyetinden sonra verilen ölçme araçları ile kendinizi değerlendireceksiniz. Öğretmen modül sonunda ölçme aracı (çoktan seçmeli test, doğru-yanlış testi, boşluk doldurma, eşleştirme vb.) kullanarak modül uygulamaları ile kazandığınız bilgi ve becerileri ölçerek sizi değerlendirecektir. iii

iv

GİRİŞ GİRİŞ Sevgili Öğrenci, Dizel motorları tarihî bir süreç içerisinde hızla gelişme hâlinde olmuştur. Bu süreçte yakıt sistemi elemanları, yakıt kalitesi, enjektör püskürtme açıları, yanma odası şekilleri, ön yanma gibi yenilikler dizel motorunun teknik olarak üst seviyelere çıkmasına neden olmuştur. Klasik dizel motorlarında kullanılan pompa-enjektör grupları; kullanılan parça sayıları itibariyle daha karmaşık, yaptıkları görev itibariyle daha teferruatlı bir yapıya sahip idi. Alınan verim ise günümüz yeni nesil dizel motorlarına nazaran daha düşük seviyelerde idi. 1997 yılında imzalanan ve 2005 yılında yürürlüğe giren Kyoto Protokolü gereği motorlu taşıtlardan kaynaklanan emisyonlar arasında günümüzde emisyon standartları ile kontrol altına alınmış olan karbon monoksit(co), yanmamış hidrokarbonlar(hc) ve azot oksitler (NOx) bulunmaktadır. Ayrıca dizel motorlarından kaynaklanan katı partiküller (PM) de yönetmelikler tarafından sınırlandırılmaktadır. Son 30-40 yıllık dönem içerisinde bu konuda önemli gelişmeler sağlanmış ve emisyon kontrolü öncesinde ortalama değer olarak CO, HC ve NOx emisyonları için sırasıyla 50, 7 ve 2,5 [g/km] mertebesinde olan taşıt emisyonları günümüzde aynı bileşenler için motor çıkışında sırayla 10, 2 ve 1,3 [g/km] mertebelerine düşürülerek EURO-IV emisyon standartları sağlanmaktadır. Otomobil kullanımında beklenen bu artışlara karşın Avrupa Otomobil Üreticileri Birliği (ACEA) tarafından araçların ürettikleri CO2 miktarının 1996 değerlerine göre %25 azalma ile 2008 yılında ortalama olarak 140 gco 2/km değerine düşürülmesi hedeflenmektedir. 2012 yılı için hedeflenen filo ortalama değeri ise 120 gco 2/km dir. Bu nedenle (ACEA) normlarına ulaşmak için özellikle kullanılan yakıtın kalitesiyle doğrudan ilişkilendirilmesi, eurodizel gibi egzoz emisyonunu düşüren yakıtların kullanılması, buna paralel olarak sıkıştırma oranını arttıran aşırı doldurmalı sistemlere ihtiyaç duyulması, common rail teknolojisi ile yüksek basınçlı püskürtme yeni nesil dizel motorlarına olan ihtiyacı artırmıştır. Bu modül ile yeni nesil dizel yakıt sistemindeki değişiklikleri daha iyi kavrayarak yakıtın ve sistemin parçalarını mukayese edecek, özellikle çevre kirliliğinin önemini çok daha iyi kavrayacak ve sistemi oluşturan elemanların bakım, onarım ve ayarlarını yapabilmek için iyi bir başlangıç yapmış olacaksınız. 1

2

ÖĞRENME FAALİYETİ 1 AMAÇ ÖĞRENME FAALİYETİ 1 Yeni nesil dizel yakıt sistemi elemanlarının bakım ve ayarlarını yapabileceksiniz ARAŞTIRMA Atölyenizde, klasik dizel motorları inceleyiniz. Yeni nesil dizel motorlarının farklılıklarını inceleyiniz. Selenoid pompa. Piezo enjektör, Common Rail in yapısını inceleyiniz. 1. SELENOİD VALF Lİ POMPA-ENJEKTÖR ÜNİTELERİ 1.1. Genel Yapısı Pompa-Enjektör ünitesi, adından da anlaşılacağı gibi yakıt pompası, kumanda ünitesi ve enjektör memesinin tek bir yapıda toplandığı enjeksiyon pompasıdır. Motorun her silindiri için bir pompa-enjektör ünitesi bulunur. Bu tip pompa enjektöre, birim enjektör de denilmektedir. Resim 1.1: Enjektör pompa Birim Enjektör Sistemi (UIS) doğrudan dizel püskürtmeye yönelik bir sistemdir. Bu teknoloji aynı zamanda pompa-meme sistemi olarak da bilinir. Birim Enjektör Sistemlerini özellikle, en fazla sekiz silindirli ve silindir başına 80kW performansa sahip ağır ve orta büyüklükteki ticari taşıtlarda kullanır. İki kumanda ünitesinin kullanılması hâlinde, bu teknoloji 16 silindire kadar motorlarda da kullanılabilir. 3

Tıpkı diğer tip yakıt enjeksiyon pompalarında olduğu gibi enjektör pompa sisteminin görevleri şunlardır: Enjeksiyon için gerekli yüksek basıncı üretmek, Yakıtı doğru zamanda doğru miktarda püskürtmek, Püskürtmeyi çabuk başlatıp çabuk bitirmektir. 1.2. Sistemi Oluşturan Parçalar Şekil 1.1: Enjektör-pompa kesit çizimi Pompa pistonu Pompa pistonu geri getirme yayı Selenoid valf pimi 4

Enjektör pompa valfi Yüksek basınç odası Sızdırma pistonu Enjektör meme yayıenjektör meme iğnesi 1.3. Pompa-Enjektör Selenoid Valfleri Pompa-enjektör selenoid valfleri, akış bağlantısı oyuk vidası aracılığıyla enjektörpompa ünitelerine tespit edilmiştir. Basma başlangıcı ve enjeksiyon miktarı motor elektronik kontrol ünitesi tarafından enjektör-pompa selenoid valfleri üzerinden kontrol edilir. 1.3.1. Basma Başlangıcı Şekil 1.2: Enjektör-pompa selenoidi Motor elektronik kontrol ünitesi, silindirlerdeki enjektör-pompalarından birini harekete geçirdiği andan itibaren manyetik bobinin selenoid valf pimi, yuvasına doğru bastırılır ve yakıtın, enjektör-pompa ünitesinin yüksek basınç odasına giden yolunu kapatır. Bundan sonra enjeksiyon işlemi başlar. 1.3.2. Enjeksiyon Miktarı Enjeksiyon miktarı, selenoid valfin çalıştırılma zamanı tarafından belirlenir. Enjektörpompa valfi kapalı olduğu sürece, yanma odasına yakıt püskürtülür. 1.3.3. Sinyalin Kesilme Etkisi Bir pompa-enjektör valfi devre dışı kalırsa motor düzgün çalışmaz, güç düşer. Pompa-enjektör valfinin ikinci bir güvenlik fonksiyonu da vardır. Valf açık kalırsa enjektör-pompa ünitesinde bir basınç oluşturulamaz. 5

Valf kapalı kalırsa enjektör-pompa ünitesinin yüksek basınç odası artık yakıtla dolmaz. Her iki durumda da silindirin içine hiç yakıt püskürtülmez. 1.3.4. Pompa-Enjektör Selenoid Valfindeki Akımın Kontrolü Motor elektronik kontrol ünitesi, enjektör-pompa selenoid valfindeki akımı kontrol eder. Cihaz, bu bilgiden, pompalama başlangıcını düzenlemek amacıyla gerçek pompalama başlangıcı üzerinden bir geri besleme alır ve valfin fonksiyonel arızalarını tespit edebilir. Enjeksiyon işlemi, bir enjektör-pompa valfinin çalıştırılmasıyla başlar. Bu sırada bir manyetik alan oluşur, akım şiddeti artar ve valf kapanır. Selenoid valf piminin yuvasına bastırılması sırasında akımın akışında göze çarpan bir dalgalanma görülür. Bu dalgalanma, Enjeksiyon Periyodunun Başlangıcı BIP (Beginning of Injection Period) olarak adlandırılır. BIP, enjektör-pompa valfinin ne zaman tam olarak kapanacağını ve böylece pompalama işleminin ne zaman başlayacağını motor elektronik kontrol ünitesine sinyal hâlinde bildirir. 1.3.5. Pompa-Enjektör Selenoid Valfindeki Akım Akışı Valf kapalı olduğunda akım şiddeti, sabit bir durma akımı değerine düşer. İstenen pompalama süresine erişilmişse çalışma biter ve valf açılır. Pompa-Enjektör valfinin ve BIP (enjeksiyon periyodu başlangıcı) gerçek kapanma noktası, valfin bir sonraki enjeksiyon için ne zaman çalıştırılacağının hesaplanması amacıyla motor kontrol ünitesi tarafından algılanır. Pompalama başlangıcının mevcut değeri, motor kontrol ünitesindeki olması gereken değerden sapıyorsa, valfin çalışma başlangıcı düzeltilir. Şekil 1.3: Enjektör pompa selenoid valfindeki akım değişimi Valfin fonksiyonel arızalarının tespit edilebilmesi için supap kapanma bölgesi (BIP) motorun elektronik kontrol ünitesi tarafından kontrol edilir. BIP, sorunsuz bir çalışmada kontrol sınırının içinde yer alır. Fonksiyonel bir arıza olması durumunda, BIP kontrol sınırının dışına çıkar. Bu durumda pompalama başlangıcı, bilinen sabit bir değer aracılığıyla 6

kontrol edilir. Herhangi bir düzenleme mümkün değildir. Pompa enjektör ünitesinde hava varsa, selenoid valf pimi kapanırken daha küçük bir direnç oluşur. Valf, daha hızlı kapanır ve BIP beklenenden daha önceki bir noktada ortaya çıkar. Bu durumda otomatik teşhiste kontrol sınırı aşıldı mesajı çıkar. 1.4. Besleme Pompası Besleme pompası silindir kapağında, vakum pompasının hemen arkasında bulunur. Görevi, yakıtı depodan alarak enjektör- pompa ünitelerine iletmektir. Her iki pompa da eksantrik mili tarafından birlikte tahrik edilir ve bu nedenle ikili pompa olarak adlandırılır. Resim 1.2: Besleme pompası Şekil 1.4: Besleme ve vakum pompası 7

Şekil 1.5: Besleme pompasının iç yapısı Besleme pompası, durdurma kanatçıklarına sahip bir pompadır. Bu yapıda durdurma kanatçıkları, bir yay kuvvetiyle rotora doğru bastırılır. Bunun avantajı, pompanın henüz düşük devirlerde bile yakıt pompalamasıdır. Kanat hücreli pompalar, devir sayısının bu hücrelerin statördeki kaçma kuvvetini yenecek kadar yüksek olduğu zaman yakıt emer. Pompanın içindeki yakıt hareketi, yakıt deposu boş olsa bile rotorda daima yakıt olacak şekilde gerçekleşir. Böylece kendi kendine yürüyen bir emme işlemi gerçekleşir. Çalışması Şekil 1.6: Besleme pompasının çalışması 8

Besleme pompası, hacmin emme işlemiyle arttırılması ve pompalama işlemiyle azaltılması prensibiyle çalışır. Yakıt, her defasında aynı anda iki odaya emilir ve iki odadan pompalanır. Emme ve pompalama odaları, durdurma kanatçıkları ile ayrılmıştır (Şekil 1.4). Şekil 1.6 daki resimde, yakıt birinci oda tarafından emilir ve daha önce üçüncü oda tarafından emilmiş olan yakıt dördüncü oda tarafından pompalanır. Birinci odanın hacmi, rotorun dönmesiyle artar. Bu sırada dördüncü odanın hacmi azalarak yakıt sıkıştırılır ve sıkışan yakıtın basıncı artar. Şekil 1.7 deki resimde diğer iki oda devrededir. Daha önce birinci oda tarafından emilen yakıt, ikinci oda tarafından pompalanır ve üçüncü oda tarafından emilir. Dağıtıcı boru Şekil 1.7: Besleme pompasının çalışması Silindir kapağındaki yakıt kanalının içinde bir dağıtıcı boru bulunur. Bu borunun görevi, yakıtı pompa enjektör ünitelerine eşit olarak dağıtmaktır. Şekil 1.8: Dağıtıcı boru Besleme pompası, yakıtı silindir kapağındaki ileri hareket kanalına pompalar. Yakıt, kanalında dağıtıcı borunun iç tarafında birinci silindir yönünde ilerler. Yakıt, dağıtıcı boru ve silindir başı bükümündeki yüzük boşluğunun içine gelir. Burada enjektör- pompa üniteleri tarafından ileri hareket kanalına geri itilmiş olan sıcak yakıtla karışır. Böylece tüm 9

silindirlerdeki yakıt kanallarında eşit bir sıcaklık oluşur. Tüm enjektör-pompa üniteleri aynı miktar yakıtla beslenir. Böylece motorun düzgün çalışması sağlanmış olur. Şekil 1.9: Dağıtıcı borudaki sıcak ve soğuk yakıtın karışması Şekil 1.10: Yakıt borusunda sıcaklık dağılımı Dağıtıcı boru olmasaydı pompa-enjektör ünitelerindeki yakıt sıcaklığı eşit olmayacaktı. Pompa enjektör üniteleri tarafından ileri hareket kanalına geri itilmiş olan sıcak yakıt, yakıt kanalına gelmekte olan soğuk yakıt tarafından silindir 4 ten silindir 1 yönüne doğru itilir. Böylece yakıt sıcaklığı silindir 4 ten silindir 1 e doğru artar ve pompa-enjektör üniteleri farklı miktarda yakıtla beslenir. Bunun sonucunda motor düzgün çalışmaz ve ön silindirlerde yakıt sıcaklığı çok yüksek olurdu (Şekil 1.10). 10

1.5. Pompa-Enjektör Ünitesinin Çalışması 1.5.1. Yakıtın Yüksek Basınç Odasına Dolması Şekil 1.11: Yakıtın yüksek basınç odasına dolması Yakıtın yüksek basınç odasına alınması işleminde pompa pistonu, piston yayının kuvveti sebebiyle yukarı hareket eder ve böylece yüksek basınç odasının hacmini arttırır. Enjektör-pompa için kullanılan selenoid valf, hareketine başlamaz. Selenoid valf pimi hareketsizdir ve besleme pompası tarafından gönderilen yakıtın yüksek basınç odasına akmasına izin verir. Yakıt ileri hareket kanalındaki basınç nedeniyle yüksek basınç odasına hızla dolar. 11

1.5.2. Ön (Pilot) Enjeksiyon İşlemi Şekil 1.12: Pompa pistonunun yukarı hareketi Verimli bir yanmanın ön şartı, iyi bir karışım oluşturabilmektir. Bunun için yakıtın doğru miktarda, doğru zamanda ve yüksek bir basınçla püskürtülmesi gerekir. Bundan küçük sapmalar olduğunda bile sonuç olarak zararlı yüksek gaz emisyonları, yanma sesleri veya yüksek yakıt tüketimi görülür. Motorda yanma sonucunda meydana gelen sesi azaltmak ve daha iyi bir yanma işlemi elde etmek için asıl enjeksiyonun başlamasından önce düşük basınçlı az miktarda yakıt yanma odasının içerisine püskürtülür. Bu püskürtme, ön enjeksiyon olarak adlandırılır. 12

Şekil 1.13: Ön enjeksiyonun başlaması Az miktardaki yakıtın yanmasıyla yanma odasındaki basınç ve sıcaklık artar. Bu, asıl enjeksiyon miktarının hızlı bir şekilde tutuşması için gerekli ortamı hazırlar ve böylece ateşleme avansını azaltır. Ateşleme avansının az olması, bir dizel motordaki yanma işlemi için önemlidir. Tutuşma gecikmesi, enjeksiyonun başlangıcıyla yanma odasındaki basıncın artmaya başlaması (yanmanın başlangıcı) arasındaki süredir. Bu süre zarfında büyük miktarda yakıt püskürtülmesi, basıncın aşırı hızla yükselmesine ve sonuçta aşırı yüksek yanma sesine neden olabilir. Ön enjeksiyon, ön ve asıl enjeksiyon arasındaki enjeksiyon molası, yanma odasındaki basıncın ani artmasını engeller, bunun yerine kademeli olarak artmasını sağlar. Sonuç olarak düşük yanma gürültüsü ve daha az zararlı emisyonlar elde edilir. Pompa pistonu, enjeksiyon kamı tarafından kam yatağı üzerinden aşağıya doğru bastırılır. Böylece yakıtı yüksek basınç odasından, yakıt ileri hareket kanalına doğru akmaya zorlar. Enjeksiyon işlemi, motor kontrol ünitesi tarafından başlatılır. Bunun için motor kontrol ünitesi, enjektör-pompa valfine kumanda ederek selenoid ünitesi valf pimi, yuvasına doğru bastırılır ve yüksek basınç odasından hazneye giden yolu kapatır. Böylece yüksek basınç odasında basınç oluşmaya başlar. Yakıtın basıncı 180 bara ulaştığı zaman, enjektör meme yayının kuvvetinden daha büyük olacağı için enjektör meme pimi, yukarı kalkar ve ön enjeksiyon işlemi başlar. 13

1.5.3. Ön (Pilot) Enjeksiyonun Sona Ermesi Şekil 1.14: Sızdırma pistonunun aşağı hareketi Ön enjeksiyon sırasında pompa pistonunun sıkıştırdığı yakıt, enjektör memesinden püsküren yakıttan daha fazla olduğu için yakıt basıncı artar. Yükselen basınç nedeniyle sızdırma pistonu, meme yayını sıkıştırarak aşağı doğru hareket eder ve yüksek basınç odasındaki hacmi artırır. Yüksek basınç odasındaki hacmin artmasından dolayı basınç kısa bir süre için düşer ve meme yayı, meme pimini (enjektör iğnesini) iterek meme deliklerinin kapanması sağlanır. Böylece ön enjeksiyon işlemi sona erdirilir. Sızdırma pistonunun aşağı doğru hareketi meme yay basıncını artırarak, meme piminin sonraki aşama olan, asıl enjeksiyonda bir kez daha açılabilmesi için ön enjeksiyondakinden daha büyük bir yakıt basıncına gerek duymasını sağlar. Ön enjeksiyon işleminde meme piminin yukarı kalkması, hidrolik bir yastık aracılığıyla yumuşatılır. Böylece enjeksiyon miktarının süresi ve basıncı ayarlanabilir. Tüm strokun ilk üçte birlik bölümünde meme pimi sönümlenmeden açılır. Bu sırada ön enjeksiyon miktarı yanma odasına püskürtülür. Amortisör pistonu meme gövdesinin deliğine girdiği andan itibaren yakıt meme piminin üzerinden sadece küçük bir sızıntı aralığından meme yayı odasına girebilir. Böylece meme piminin ön enjeksiyon esnasında yukarı kalkmasını sınırlayan hidrolik bir yastık oluşur. 14

Şekil 1.15: Enjektör meme piminin hidrolik olarak yastıklanması 1.5.4. Ana Enjeksiyon İşlemi Yakıtın olabildiğince tam yanabilmesi, iyi bir karışımın oluşturulmasına bağlıdır. İyi bir karışım, yakıtın yüksek bir basınç altında çok küçük partiküller halinde yanma odasına püskürtülüp, basıncı ve sıcaklığı artmış hava ile iyi bir şekilde karıştırılmasıyla elde edilir. Motorda tam yanma, zararlı gaz emisyonlarının azalıp, motor performansının artmasına neden olur. Enjektör -pompa sisteminin ön enjeksiyonu, enjeksiyon molası, artan basınçlı ana enjeksiyon ve enjeksiyonun hızlı şekilde sona ermesinden oluşan süreç, motorun ihtiyacıyla birebir örtüşmektedir. Şekil 1.16: Yüksek basınçlı ana enjeksiyon Meme piminin kapanmasından kısa bir süre sonra yüksek basınç odasındaki basınç, tekrar artar. Enjektör-pompa selenoid valfi, bu sırada hala kapalıdır ve pompa pistonu aşağı doğru hareket eder. Yaklaşık 300 barda yakıt basıncı, önceden gerilmiş olan meme yayınınkinden büyüktür. Meme pimi tekrar (enjektör iğnesi) kalkar ve asıl enjeksiyon 15

miktarı püskürtülmeye başlanır. Basınç, bu sırada 2200 bara kadar yükselebilir çünkü yüksek basınç odasında, meme deliklerinden kaçabilecek yakıttan daha fazla yakıt birikmiştir. Motorun maksimum gücünde yani yüksek devirde ve aynı zamanda yüksek enjeksiyon miktarında basınç da en yüksek değerini alacaktır. 1.5.5. Ana Enjeksiyon İşleminin Sona Ermesi Motor kontrol ünitesi enjektör-pompa selenoidinin akımını kesmesiyle enjeksiyon sona erer. Bu sırada selenoid valf pimi, selenoid valf yayı tarafından açılır ve pompa pistonu tarafından itilen yakıt, yakıt ileri hareket kanalından kaçar. Basınç düşer. Meme pimi kapanır ve sızdırma pistonu meme yayı tarafından hareketine başladığı yere doğru bastırılır. Ana enjeksiyon sona ermiştir. Enjeksiyonun sonunda önemli olan, enjeksiyon basıncının hızlı bir şekilde düşmesi ve meme piminin hızlı bir şekilde kapanmasıdır. Böylece, düşük enjeksiyon basınçlı ve yüksek çaplı damlacık şeklindeki yakıtın yanma odasına girmesi engellenmiş olur. Şekil 1.17: Ana enjeksiyonun sona ermesi 16

1.6. Yakıtın Pompa-Enjektör Ünitesinden Geriye Dönüşü Her silindir için kullanılan geri dönüş rekorlarına bağlanan hortumlar yardımı ile kullanılmayan yakıt depoya / filtreye geri dönmektedir. Yakıtın pompa-enjektör ünitesindeki geriye akışının şu görevleri vardır: Pompa-enjektör ünitesinin soğutulması: Bunun için yakıt, yakıt ileri hareket kanalından pompa-enjektör ünitesinin kanallarının içinden akarak yakıt geri hareketine doğru sürüklenir. Pompa pistonundaki sızıntı yakıtının çıkartılması sağlanır. Yakıt ileri hareket kanalındaki buhar kabarcıklarının yakıt geri hareketindeki kelebeklerden dışarı atılması sağlanır. Şekil 1.18: Yakıt kanalı 1.7. Pompa-Enjektör Ünitelerinde Kullanılan Ek Sistemler 1.7.1. Yakıt Soğutma Sistemi Pompa-Enjektör ünitelerindeki yüksek basınç nedeniyle yakıt o kadar ısınır ki yakıt deposuna gönderilmeden önce soğutulması gerekir. Bunun için yakıt filtresinde bir yakıt soğutucusu bulunur. Bu soğutucu, geri akmakta olan yakıtı soğutur ve böylece yakıt deposunu ve yakıt borularını aşırı sıcak yakıttan korur. Yakıt soğutma çevrimi ve Enjektör Pompa ünitelerinden geri akmakta olan yakıt, yakıt soğutucusunun içinden geçer ve yüksek sıcaklığını yakıt soğutma çevrimindeki soğutucu maddeye verir. Yakıt soğutma çevrimi, motor soğutma çevriminden ayrıdır. Bu, soğutma suyunun sıcaklığı çalışma sonucu ısınmış olan motorda yakıtı soğutmak gerektiği için vardır. Soğutma suyu haznesi yakınında yakıt 17

soğutma çevrimi motor soğutma çevrimiyle birleşir. Böylece yakıt soğutma çevrimi dolar ve sıcaklık dalgalanmaları sonucu oluşan hacim değişimleri dengelenmiş olur. Bağlantı, yakıt soğutma çevrimi daha sıcak olan motor soğutma çevrimi tarafından olumsuz etkilenmeyecek şekilde seçilmiştir. 1.7.2. Yakıt Ön Isıtma Sistemi Şekil 1.19: Yakıt soğutma sistemi Ön ısıtma tesisatıyla düşük sıcaklıklarda motorun çalıştırılması kolaylaşır. Motor kontrol ünitesi tarafından +9 C nin altındaki sıcaklıklarda devreye sokulur. Kızdırma bujilerinin röleleri motor kontrol ünitesi tarafından enerjilenir. Motor kontrol ünitesi, daha sonra bujiler için gerekli akımı devreye sokar. 18

Şekil 1.20: Ön ısıtma tesisatı Kızdırma işlemi bitince uyarı lambası söner ve motor çalıştırılabilir. Motor her çalıştırıldığında, ön ısıtma olup olmadığına bakılmaksızın son kızdırma gerçekleşir. Böylece yanma sesleri azalır, rölanti kalitesi artar ve karbondioksit emisyonları düşer. Son kızdırma fazı, en fazla dört dakika sürer ve 2500 devir / dakika değeri aşılınca kesilir. 1.8. Pompa-Enjektör Üniteli Sistemlerde Kullanılan Sensörler Sensörlerin çoğunun görevleri ve çalışması elektronik kontrollü dizel araçlarda kullanılan sensörlerle aynıdır. Bundan dolayı sadece yeni sensörler incelenecektir. 1.8.1. EGR Elektrovanası Konum Sensörü EGR elektro vanasının içine entegre edilmiş bir potansiyometredir. EGR elektro vanasının konumunu kontrol etmek için kullanır. 1.8.2. Soğutma Suyu Sıcaklık Sensörü Soğutma suyu sıcaklık sensörü, silindir başının soğutma suyu hortum bağlantısında bulunur. Beyine anlık soğutma suyu sıcaklığı hakkında bilgi verir. Resim 1.3: Su termik direnci 19

1.8.3. Yakıt Sıcaklık Sensörü Yüksek basınç pompası çıkışındaki yakıt geri dönüş hortumu üzerinde yer alır. Enjektör geri dönüş devresinden ayrılması mümkün değildir. Sıcaklık alanı: 23 C/+ 120 C 1.8.4. Emme Havası Basınç Sensörü Resim 1.4: Yakıt sıcaklık sensörü Motor bölümünde göğüs sacı üzerine tespit edilmiştir. Piezo elektrik prensibine göre çalışır. Hava emme borusuna bağlıdır. Emme basıncına bağlı olarak değişen bir gerilim üretir. Turbo basıncı düzenleme elektrovanasına kumanda etmek için kullanır. Elektronik kontrol ünitesi tarafından tarafından 5 V akımla beslenir. 0,2-3 bar arası çalışma basıncı vardır. Resim 1.5: Emme basınç sensörü 20

1.8.5. Motor Devir ve ÜÖN Sensörü Endüktif tiptir, debriyaj muhafazasının arka kısmına sabitlenmiştir. İşaret dişlisi motor volanına entegredir. 1.8.6. Eksantrik Mili Sensörü Resim 1.6: Motor devir ve ÜÖN sensörü Hall etkili tip olan bu sensör, külbütör kapağının motor volanı tarafına veya silindir kapağının üzerinde, kam mili kasnağına yakın bir yere yerleştirilmiştir. Manyetik algılayıcı tipindedir. Kam mili kasnağının üzerine, sensörün elektronik beyine göndereceği kare sinyali üretmesi için bir işaret noktası konulmuştur. Motorun zamanlarına bağlı olarak püskürtme sırasını belirlemede kullanır. Resim 1.7: Eksantrik mil sensörü 1.8.7. Hava Kütle Debimetresi 21

Beynin arkasında bulunur, sıcaklık sondası (CTN) ile entegredir. Resim 1.8: Hava kütle debimetresi 22

UYGULAMA FAALİYETİ UYGULAMA FAALİYETİ Dizel motorları yakıt sistemlerinin bakım ve onarımını yapınız. İşlem Basamakları Öneriler Araç katalogunda belirtilen işlem sırasına göre uygun aparat kullanarak sökünüz. Enjektör-Pompa ünitesini motor üzerinden sökünüz.. Söktüğünüz enjektörün kontrollerini yapınız. Enjektör-pompa ünitesinin kontrollerini otomobil üreticisinin tavsiye ettiği cihazla işlem sırasını takip ederek yapınız. Enjektör-pompa ünitesinin yerleştirilmesi sırasında doğru yerleştirme yerine dikkat edilmelidir. Enjektör-pompa ünitesinin silindir kapağına dik durmaması durumunda tespit vidası çıkabilir. Böylece enjektörpompa ünitesi ve silindir kapağı zarar görebilir. Bunun için atölye el kitabındaki talimatlara uyunuz. Enjektör-pompanın gerekli ayarlarını yaparak motor üzerindeki yerine takınız. 23

Enjektör pompa ünitesi yerleştirildikten sonra yüksek basınç odasının tabanı ve pompa pistonu arasındaki mesafenin enjektör pompa ünitesinin ayar vidasının en alçak durumda olacak şekilde ayarlanması gerekir. Bu ayarla pompa pistonunun sıcaklık genleşmesi sonucu yüksek basınç odasının tabanına vurması engellenmiş olur. Yakıt sisteminin havasını alınız motoru çalıştırınız. Hava alma noktalarından sistemin havasını alınız. Tüm kontrolleri yaptıktan sonra motoru çalıştırınız. 24

KONTROL LİSTESİ Bu faaliyet kapsamında aşağıda listelenen davranışlardan kazandığınız beceriler için Evet, kazanamadığınız beceriler için Hayır kutucuğuna (X) işareti koyarak kendinizi değerlendiriniz. Değerlendirme Ölçütleri Evet Hayır 1. Enjektör-pompa ünitesini motordan söktünüz mü? 2. Uygun aparat kullandınız mı? 3. İşlem basamakları sırasını takip ettiniz mi? 4. Enjektör-Pompa ayarı yaptınız mı? 5. Aparat kullanarak enjektör-pompayı motora bağladınız mı? 6. Sistemin havasını aldınız mı? 7. Gerekli tedbirleri aldıktan sonra motoru çalıştırdınız mı? DEĞERLENDİRME Değerlendirme sonunda Hayır şeklindeki cevaplarınızı bir daha gözden geçiriniz. Kendinizi yeterli görmüyorsanız öğrenme faaliyetini tekrar ediniz. Bütün cevaplarınız Evet ise Ölçme ve Değerlendirme ye geçiniz. 25

ÖLÇME VE DEĞERLENDİRME ÖLÇME VE DEĞERLENDİRME Aşağıdaki soruları dikkatlice okuyunuz ve doğru seçeneği işaretleyiniz. 1. Enjektör pompa ünitesini oluşturan kısımlar nelerdir? A) Yakıt pompası, enjektör memesi, çek valf B) Enjektör memesi, besleme pompası, şamandıra C) Kumanda ünitesi, regülatör, yakıt pompası D) Yakıt pompası, kumanda ünitesi enjektör memesi 2. Enjektör pompa ünitesinde kamın hangi kısmı yakıtın basıncının artmasına neden olur? A) Oyuk kısmı B) Kesik kısmı C) Düz flanş kısmı D) Eğik kısmı 3. BIP nedir? A) Enjeksiyon periyodu sonu B) Enjeksiyon periyodu başlangıcı C) Enjeksiyon periyodu ünitesi D) Enjeksiyon işletim programı 4. Dağıtıcı boru olmasaydı ne olurdu? Aşağıdakilerden hangisi yanlıştır? A) Silindirlere giden yakıt sıcaklığı farklı olurdu. B) Enjektör pompa ünitelerine farklı miktarlarda yakıt giderdi. C) Motor düzgün çalışmaz ve ön silindirlerde yakıt sıcaklığı çok fazla olurdu. D) Pompa-enjektör ünitelerine yakıt daha rahat giderdi. 5. Pompa enjektör ünitesindeki yüksek basınç odasına yakıt ne zaman dolar? A) Pompa pistonu yukarıda, valf pimi hareketsiz B) Besleme pompası çalışıp valf pimi kapandığında C) Valf pimi kapalı, kontak anahtarı açık D) Kontak anahtarı açık, piston aşağıda 6. Ön enjeksiyon işlemi sırasında basınç ne kadardır? A) 280 bar B) 150 bar C) 210 bar D) 180 bar 26

7. Pompa enjektör ünitesinin meme yayı asıl enjeksiyonda ne kadar basınçta kalkar? A) 280 bar B) 330 bar C) 300 bar D) 380 bar 8. Enjektör pompa ünitesinde asıl enjeksiyon sırasında oluşan en yüksek basınç ne kadardır? A) 1550 bar B) 1800 bar C) 1650 bar D) 2200 bar 9. Aşağıdakilerden hangisi yakıt sıcaklık sensörünün çalışma aralığıdır? A) -23/50 o C B) 23/100 o C C) -23/120 o C D) -50/120 o C 10. Aşağıdakilerden hangisi motorun zamanlarına bağlı olarak püskürtme sırasını belirler? A) Hava kütle debimetresi B) Motor devir sensörü C) ÜÖN sensörü D) Eksantrik mili sensörü DEĞERLENDİRME Cevaplarınızı cevap anahtarıyla karşılaştırınız. Yanlış cevap verdiğiniz ya da cevap verirken tereddüt ettiğiniz sorularla ilgili konuları faaliyete geri dönerek tekrarlayınız. Cevaplarınızın tümü doğru ise bir sonraki öğrenme faaliyetine geçiniz. 27

ÖĞRENME FAALİYETİ 2 AMAÇ ÖĞRENME FAALİYETİ 2 Common Rail dizel enjeksiyon sisteminin bakım ve onarımını araç kataloguna ve standartlara uygun olarak yapabileceksiniz. ARAŞTIRMA Common Rail dizel yakıt sisteminin gelişim safhalarını araştırınız. Common rail yakıt sistemlerine geçilmesinin motorların çalışmasına ve yakıt ekonomisine ne gibi faydaları olmuştur, araştırınız. 2. COMMON RAİL DİZEL ENJEKSİYON SİSTEMİ Comman Rail (CR) sistemi, bir dizel direkt enjeksiyon sistemidir. Bu sistemin, bugüne kadar kullanılan aynı türdeki sistemlere göre yakıt sarfiyatı, egzoz gazı emisyonu, çalışma sistemi ve gürültü oluşumunda net bir şekilde daha üstün olduğu görülmüştür. Common Rail sistemi, yakıtı 2000 bar a kadar yükselen bir basınç ile ortak bir boru üzerinden enjektörlere dağıtır. Elektronik kontrol ünitesi (ECU), bu yüksek basıncı motorun devir sayısına ve yüküne bağlı olarak ayarlar. 2.1. Genel Yapısı Şekil 2.1: Common Rail dizel enjeksiyon sistemi 28

Şekil 2.2: Common Rail dizel enjeksiyon sisteminin genel görünüşü Dizel motora sahip araçlarda bilindiği üzere yakıt direkt olarak silindirlerin içine gönderilmektedir. Yakıtı enjektörlere gönderen döner pompanın yerini artık common Rail sistemi aldı. "Kütük" olarak adlandırılan bir dağıtıcıdan silindirin o anlık ihtiyacı kadar yakıtın geçmesine olanak sağlar. Basit mantık olarak yüksek basınç üreten çok güçlü bir pompa, elektronik kontrol merkezi ve geliştirilmiş enjektörlerden oluşan sistem oldukça hassas bir yapıya sahiptir. Ödüllü pek çok otomobilin sahip olduğu motor teknolojisi olan Common Rail sisteminde, sisteme girebilecek en küçük toz zerreciği bile büyük sorunlara yol açabilmektedir. 2.2. Sistemi Oluşturan Parçalar Common Rail yakıt sistemi aşağıdaki şekilde görülen elemanlardan meydana gelmiştir. 2.2.1. Alçak Basınç Pompası 2.2.1.1. Görevi Besleme pompasının görevi yüksek basınç pompasına düzenli bir şekilde yakıt sağlamaktır. Diğer enjeksiyon sistemlerinde olduğu gibi common Rail sisteminde de alçak basınçlı besleme ilk safhayı oluşturur. 2.2.1.2. Çeşitleri, Yapısı ve Çalışması Hâlihazırda iki farklı çeşidi vardır. Elektrikli tip silindirik hücreli yakıt pompası ile mekanik tahrikli dişli tip yakıt pompası kullanılmaktadır. Elektrikli tip alçak basınç pompası 29

Günümüz yeni nesil dizel yakıt sistemlerinde sıkça kullanılan besleme pompası türü elektrikli besleme pompalarıdır. Şekil 2.3: Elektrikli tip alçak basınç pompası Dizel yakıtı depodan, 12 voltla çalışan elektrikli bir ön besleme pompası vasıtası ile emilir. Elektrikli tip yakıt pompası sadece otomobillerde ve hafif ticari araçlarda kullanılır. Görevi, yüksek basınç pompasına yakıt göndermek ve aynı zamanda sistemin çalışması sırasında acil bir durumda yakıt akışını kesmektir. Motor dönmeye başladığında, elektrikli tip yakıt besleme pompası motor hızından bağımsız olarak sürekli şekilde döner. Bu, yakıt deposundan alınan yakıtın filtreden yüksek basınç pompasına sürekli olarak gönderildiği anlamına gelir. Kullanılmayan yakıt, fazla yakıt kontrol valfinden depoya geri gönderilir. Elektrikli yakıt pompaları, hat üzerine veya depo içerisine takılan tipte olabilirler. Elektrikli pompa, hacimsel silindirli tiptedir; daimi mıknatıslı bir motoru vardır. Motor tarafından döndürülen çark, emme kanalından besleme kanalına doğru değişen hacimler oluşturur. Pompanın iki adet valfi vardır, bu valflerden biri pompa çalışmıyor iken yakıt devresinin boşaltılmasını önleyen, diğeri ise basıncın 5 bar değerini geçmesi hâlinde, yakıtın tahliyesini sağlayan yüksek basınç valfidir. Elektrik motoru, makaralı hücre pompası elemanını çalıştırarak emme tarafındaki odacığın yakıtla dolmasını sağlar. Pompa elemanında, bir oyuk içindeki yatağa eksantrik olarak bir disk yerleştirilmiştir. Diskte sabit olmayan makaralar bulunur. Yakıt emme tarafında, odacığın tabanı ve makaralar arasına akar. Dönme hareketi ve yakıtın basıncı ile makaralar dönüş yönüne bastırılır. Bu şekilde yakıtın basma tarafındaki çıkışa ulaşması sağlanır. 30

Dişli tip alçak basınç pompası Şekil 2.4: Dişli tip alçak basınç pompası Otomobillerde, ticari araçlarda ve iş makinelerinde dişli tip besleme pompası kullanılır. Bu pompa yüksek basınç pompası ile birleşik veya doğrudan motor kam mili tarafından tahrik edilen ayrı bir pompa şeklinde olabilir. Ana parçaları, birbirine geçirilmiş karşılıklı dönen iki dişli ve gövdedir. Dişliler döndüğü zaman yakıt, dişlileriyle pompa duvarı arasındaki hücreye hapsedilir ve çıkışa (basınç tarafına) yönlendirilir. Dönen dişliler arasındaki temas hattı, pompanın emiş ve basınç bölümleri arasında sızdırmazlık sağlar ve yakıtın geri dönüşünü engeller. Dişli tip yakıt pompasının yakıt gönderme miktarı pratikte motor hızı ile orantılıdır. Bu dağıtım miktarının giriş (emiş) tarafındaki bir emiş valfı ile emişin azaltıldığı veya çıkış tarafından fazla yakıt kesme valfı ile sınırlandığı anlamına gelir. Dişli tip yakıt pompası bakım istemez. Şekil 2.5: Yakıt basıncının artırılması Bazı Common Rail sistemlerde iki adet besleme pompası bulunabilir. Deponun dışında veya içinde bulunan elektrikli pompa, depodaki yakıtı emerek motorun çalıştırılması için gereken yakıt ön basıncını sağlar. Yakıt, bir filtre aracılığı ile temizlendikten sonra mekanik besleme pompasına ulaşır. 31

2.2.2. Yakıt Yüksek Basınç Pompası Görevi Yüksek basınç pompası, hareketi eksantrik kayışı tarafından sağlanan döner tip bir pompadır. Depodan yakıtı çekebilmek için dâhili bir besleme (5 bar) pompası içerir. Maksimum enjeksiyon basıncı 2000 bar'dır. Pompa, eski nesil dizel motor pompalarının aksine, yakıt ölçme ve enjeksiyonu zamanlama işlevini yerine getirmez. Yapısı Yüksek basınç pompası, yıldız şekilde konumlandırılmış 3 pompalama elemanına sahiptir. 1 Besleme pompası 2 Debi regülatörü 3 Pompalama silindiri 4 Basınç regülatörü 5 Yakıt girişi 6 Yüksek basınç çıkışı 7 Geri dönüş Resim 2.1: Yüksek basınç pompası 32

Çalışması Şekil 2.6: Pompalama prensibi Yakıt filtresinden geçen yakıt, depodan besleme pompasıyla (1) emilir. Ardından, supaba (6) ve debi regülatörüne (2) yollanır. Mekanik bir klape (5), sürekli olarak 5 bar'lık bir emme basıncında tutulmasını sağlar. Yağlanmasını sağlamak için yakıt, yüksek basınç pompasının içine bir supaptan (6) geçerek ulaşır ve ardından yakıt geri dönüş borusuna (c) akar. Motor kontrol beyni tarafından kontrol edilen debi regülatörü (2), yüksek basınç pompalama elemanlarına (3) iletilecek yakıt miktarını saptar. Üç pompa elemanının yüksek basınç çıkışları birleşir ve ana yüksek basınç (b) çıkışına yönlendirilir. Basınç regülatörü (4) yüksek basınç kanalıyla yakıt geri dönüşü arasında yer alır. Yüksek basınç çıkışına yönlendirilen yakıt miktarını düzenler. 2.2.3. Yakıt Ayar Regülatörü (Basınç Regülatörü) Görevi Basınç regülatörünün (basınç kontrol valfinin) görevi ECU tarafından kontrol edilen motorun çalışma durumuna bağlı olarak yakıt hattı (rail) üzerindeki yüksek basınç dolaşımının istenilen değerlerde sabit kalmasını sağlar. 33

Yapısı Şekil 2.7. Yüksek basınç pompasının iç yapısı Basınç regülatörü doğrudan yüksek basınç devresindeki pompanın çıkışına bağlanmıştır. İç kısmında armatür, armatür yayı, bilyalı subap, elektro mıknatıs, dış kısmında ise beyin ile bağlantıyı sağlayan soket bağlantısı vardır. Partiküllere karşı aşırı hassastır ve kesinlikle sökülmemelidir. Çalışması Motor çalışmadığı zamanlarda manyetik bobinden akım geçmez. Bu durumda yakıt hattı (rail) basıncı ile baskı yayı arasındaki basınç, mekanik olarak dengelenir. Bu işlemin sonucunda sistemde 100 bar lık bir yakıt hattı basıncı oluşur. Basınç dengelemesinden dolayı dışarı verilen yakıt, depoya veya yüksek basınç pompasına iletilir. Motor çalıştığında ve yüksek basınç pompası ile yakıt hattı (rail) sisteminde uygun basınç oluştuğunda, supabın manyetik bobinine akım gider. Manyetik güç, armatürü rail bölümüne çeker ve bilyalı supap kapanmaya başlar. Basınç kontrol supabı bir taraftan rail basıncı ile diğer taraftan baskı yayı ve manyetik bobinin dirençleri eşit güce ulaşınca kapanır. Şekil 2.8: Rail basıncının ayarlanması 34

Kısaca motor çalışmadığında, basınç valfi devre dışı kalır. Yüksek basınç hattının basıncı, yay basıncından fazla olduğundan ayar valfı açılır. Motor çalıştığında, basınç valfi devreye girer. Ayar valfı kapanınca bir taraftan yüksek basınç, diğer taraftan manyetik ve yay basıncı, bir denge oluşturur. 2.2.4. Yakıt Rampası (Rail) Görevi Yakıt rampası, yakıt hattı, yüksek basınçlı yakıt dağıtım borusu ya da rail olarak isimlendirilir. Enjektörlere yüksek basınç boruları aracılığı ile basınçlı yakıt, yakıt rampasından gelir. Yakıt rampası (rail) her pompa devrinde, üç pompa stroğunun ve enjektörlerin açılmalarının sebep olduğu basınç farklılıklarını sönümler. Yapısı Dağıtıcının iç hacmi, geçici çalışma dönemlerinde basınç adaptasyonunda gecikmelere izin vermeden ve dağıtıcının dizel yakıtı ile doldurulması gereken marşa basma safhasını engellemeden, bu palsları sönümleyecek şekilde dizayn edilmiştir. Dağıtıcı (rail), yüksek çalışma sıcaklıklarına dayanıklı çelikten yapılmıştır. Dağıtıcının üzerinde, braketler vasıtası ile motora bağlanması için delikler mevcuttur. Resim 2.2: Silindir tipi yakıt rampası ve enjektörler Resim 2.3: Küresel tip yakıt rampası ve enjektörler Resim 2.4: V8 motorda kullanılan yüksek basınç pompası, basınç sensörü, ikili yakıt rampası ve enjektörler 35

Şekil 2.9: Common Rail yakıt sistemi elemanlarının motor üzerindeki konumu 2.2.5. Enjektörler Enjektörler yüksek basınç borusuyla enjeksiyon rampasından (rail) gelen yakıtla beslenir. Kanaldaki deliklerin sayısı ve konumları sistemlere göre değişir. Hareketli parçaların yağlanması motorinle yapılır. Klasik dizel enjektörleri ile Common Rail dizel enjektörleri arasındaki en büyük fark Common Rail enjektörlerin hidrolik yakıt basıncı ile açılmamasıdır. Common Rail sistem enjektörleri ECU tarafından elektriksel olarak çalıştırılır. Bu, enjeksiyonun başlaması ve enjeksiyon miktarı açısından tam kontrol sağlar. İlave olarak sistem pilot veya ön enjeksiyon ile çok kademeli enjeksiyonu da mümkün kılar. Common Rail sistemi için üretilen elektromanyetik kumandalı özel enjektörler, yüksek bir hassasiyete ve çok dar tolerans limitlerine sahiptir. Bilinen dizel püskürtme tertibatlarında olduğu gibi burada da enjektörler silindir başlıklarına sıkıştırma plakaları ile tespit edilir. Böylece mevcut dizel motorlarına da monte edilebilir. Silindir başlığında yer aldığından enjektörler çok küçük çapta, (17 mm çapında) üretilir. Common rail yakıt sistemlerinde kullanılan enjektör çeşitleri : Piezo-elektriksel enjektörler Bu enjektörler ne özel bir kalibrasyon ne de ivmeölçer ile enjeksiyonların ayarlanmasını gerektirir. Piezo-elektriksel enjektörler, klasik elektromanyetik enjektörlere göre 4 kez daha hızlı devreye girme olanağı sağlar. Bu durum, yanma olayını daha mükemmel hâle getirmek ve egzoz emisyonunu azaltmak amacıyla her çevrim için yapılan enjeksiyon sayısının katlanarak artırılmasını kolaylaştırır. 36

Şekil 2.10: Enjektör kesiti Resim 2.5: Piezo elektriksel enjektör Şekil 2.11. Piezo elektriğin çalışma prensibi Piezo elektriksel elemanlar seramik kökenli elemanlardır. Bir enjektördeki eleman, seramik katmanların üst üste istiflenmesinden oluşur. Şekil 2.12: Piezo elektrik prensibi 37

Piezo elektrik olayı daha önce bazı tip sensörlerde (basınç, vuruntu) de kullanılmıştır. Gerçekten de bir piezo elektriksel elemana bir güç uygulandığında, bu elemanın uçlarından uygulanan güçle doğru orantılı bir gerilim (1) saptanır. Ters olarak bir piezo elektriksel elemanın uçlarına bir gerilim uygulanması elemanın genleşmesine neden olur (2). Enjektörün içindeki aktüatörün uzaması (40 mikrometre seviyesinde), enjektörün açılmasına neden olur. Açılma Kapanma Şekil 2.13: Enjektör kumanda devre şeması Enjektör Kumandası Piezo elektriksel enjektör, elektriksel olarak bir kondansatöre benzetilebilir. Akımı toplar ve geri verir. Açılma safhası Beyin T1 kontağını kapatır (T2 açık), Piezo elektriksel eleman kendini pozitif olarak bir kondansatör gibi şarj ederken bir yandan da uzar. Enjektör açılır. Tam bu aşamada soketi sökülürse enjektör açık kalır. Bu durum bir enjektörün soketinin motor çalışıyorken sökülmemesi konusundaki uyarıyı açıklamaktadır. Kapanma aşaması Beyin T2 kontağını kapatır ve T1 kontağını açar. Kondansatör boşalır, enjektör akım jeneratörüne dönüşür ve akım yönü tersine döner. Piezo elektriksel eleman ilk konumuna döner ve enjektör kapanır. Hidrolik enjektörler Elektromanyetik kontrollü yakıt enjektörü, yüksek basınçlı bir yakıt besleme kanalı ve ortam basıncında bulunan bir sirkülasyon borusunu içerir. Besleme kanalı, yüksek çalışma basınçlarına dayanıklı bir boru vasıtası ile raile bağlanmıştır; sirküle edilen yakıt depoya gönderilir. 38

Şekil 2.14: Enjektör kesiti Püskürtme delikleri İğne Yüksek basınç girişi Soket Geri dönüş Bobin Alt oda Kumanda odası Supap yayı Supap İğne yayı Enjektörün çalışma prensibi, üst hazne ile alt hazne arasındaki basınç dengesini kontrol etmektir. Bu enjektörün açılmasını ve kapanmasını sağlar. Valfın içindeki ve aktüvatörün hemen üzerindeki bölüm kumanda odası olarak adlandırılır. Kumanda odası, giriş deliği üzerinden sürekli olarak dizel yakıtı ile beslenen küçük bir odadır. Yakıtın odadan tahliyesi çıkış deliği üzerinden gerçekleşir. Bu deliğin açılmasını bir kumanda solenoidi kontrol eder. Kumanda odasında yer alan besleme basıncındaki dizel yakıtı, basınç çubuğunun üst yüzeyine etki eder. Dolayısı ile bu alana etki eden kuvvet, kumanda odasındaki basınca bağlıdır. Kumanda solenoidi, kumanda odasındaki basıncı kontrol altında tutar ve aktüvatörün yakıtın gelmesini ne zaman ve ne kadar süre ile sağlayacağını belirler. Kumanda odasındaki basınç, giriş deliğinin açılması ve kapanması ile kontrol edilir. Giriş deliğine, küresel bir kapatıcı (bilye) etki eder; bu kapatıcıya bir kılavuz iğne kumanda eder. Kılavuz iğne, normal olarak bir yay tarafından kapalı konumda tutulur. Elektromıknatıs elektriksel olarak beslendiğinde, yay kuvveti yenilir ve kılavuz iğne yukarı hareket eder. Böylece küresel kapatıcı, giriş deliğinin açılmasını sağlar. Kılavuz iğnenin yukarı kaldırılması, bir ayar vidası ile sınırlanır. Basınç çubuğu-pim grubu yukarı konumda iken, püskürtücü basınçlı yakıt ile beslenir. Basınç çubuğu-pim grubu aşağıdaki kuvvetlerin altındadır. Yay tarafından oluşturulan ve pim üzerine etki eden, kapanma yönündeki elastik 39

kuvvettir. Bu kuvvet, borudaki basınç sıfıra düştüğünde, püskürtücünün sızdırmazlığını sağlayarak yakıtın silindir içine damlamasını önler. Kumanda odasında mevcut olan basınç çubuğunun üst yüzeyine etki eden, yakıtın basıncıdır. Bu basınç, kapanma yönünde etkili olan kuvveti oluşturur. Besleme odasında mevcut olan yakıtın basıncı, dairesel halka şeklindeki yüzeye etki eder. Bu yüzey, dış tarafta püskürtücü içindeki pimin içinde kaydığı çap tarafından, iç tarafta ise konik yuvanın sızdırmazlık sağlanan kenarındaki çap tarafından sınırlanır. Buradaki basınç, açılma yönünde etkili olan bir kuvvet oluşturur. Enjektörün çalışması çok karmaşık bir süreci kapsar. Küçük adımlara ayırarak açıklayalım. Enjektör serbest konumda, elektromıknatıs elektriksel olarak beslenmez ve kılavuz iğne kapalı konumdadır. Şekil 2.15: Enjektörün püskürtme durumu Giriş deliği üzerinden beslenen kumanda odasındaki basınç, hattaki basınca eşittir. Dolayısı ile basınç çubuğu-pim grubuna kapanma yönünde etki eden kuvvetler açılma kuvvetini yener. Püskürtme sürecinin önemli parçalarından bir tanesi, enjektör memesi iğnesidir. Enjektör memesi iğnesi, enjektör memesi yayı ile yuvasına bastırılır. Sürekli olarak yakıtla dolu olan enjektör kapalı durur. Enjektör memesi iğnesinin üst tarafındaki odacıkta rail basıncı olan yakıt bulunur. Rail basıncının enjektör başlığı yayını kaldırıp sürekli bir püskürtme olmaması için manyetik supap ve kontrol pistonu tarafından aksi yönde bir basınç oluşturulur. Manyetik supap devre dışıdır ve armatürün supap bilyası bastırma yayı tarafından çıkış tıkacındaki yerine bastırılır. Supap kontrol bölmesine yakıt akar ve railin yüksek basıncı oluşur. Supap kontrol pistonundaki rail basıncı ve enjektör memesi yayının gücü, enjektör iğnesini, açma gücüne karşı kapalı tutarlar. Enjeksiyon başlangıcında ECU tarafından enerji gönderilir. Kısa sürede güçlü bir manyetik alan yaratmak için yüksek bir akım gönderilir. Böylece elektromıknatıs elektriksel olarak beslendiğinde, kılavuz iğne yukarı hareket eder ve kesit alanı giriş deliğinden daha büyük olan giriş deliği açılır. 40

Sonuç olarak giriş deliği üzerinden yeterli miktarda akış olmadığından, kumanda odasında mevcut olan dizel yakıtı boşaltılır ve basınç düşer. Basınç çubuğunun üst kısmına etki eden kuvvet azalır ve açma kuvveti değerinin üzerine çıktığında, püskürtücü açılmaya başlar. Sürekli olarak basınç borusu tarafından doldurulan besleme odasından gelen dizel yakıtı püskürtücü üzerinden akmaya başlar ve yakıt silindirlere gönderilir. Yani manyetik supap devreye alındığında veya elektromıknatısın gücü, bastırma yayı ve armatürün toplam gücünün üstüne çıktığında, çıkış bilyesi açılır. Çıkış bilyesi açıldığında yakıt, supap kontrol bölümünden üstteki boşluk vasıtası ile yakıt geri iletme elemanı üzerinden depoya gider. Supap kontrol bölmesindeki basınç düşer ve kontrol pistonu yukarı doğru hareket eder. Supap kontrol bölmesinin basıncı, odacık basıncından az olduğu için supap kontrol pistonu yukarı doğru itilir ve enjektör yayı bastırılır. Kontrol pistonu üst konumda olduğunda enjektör iğnesi tamamen açılarak püskürtme süreci başlar. Enjeksiyon sonunda elektromıknatısın elektriksel beslenmesinin kesilmesi giriş deliğinin kapanmasına sebep olur, bu da daha sonra kumanda odasındaki basıncın hızla artarak orijinal değerine ulaşmasını sağlar. Sonuç olarak, basınç çubuğu pimine etki eden kuvvetler tekrar dengelenirler. Kuvvetlerin dengelenmesi sonucunda, basınç çubuğu ve pimi tekrar aşağı doğru hareket eder. Püskürtücüye (enjektör memesi) yakıt akışı durdurulur ve enjeksiyon sona erdirilir. Yani manyetik supap devre dışı kaldığında armatür, bastırma yayının gücü ile aşağı doğru itilir. Bilyenin kapanması ile supap kontrol bölmesinde yine railde olduğu gibi bir basınç oluşur. Supap kontrol bölmesi ile enjektör yayının gücü, yine odacık gücünün üstüne çıktığından enjektör iğnesi kapanarak püskürtme sona erer. Enjektörlerin manyetik supaplar ile kontrol edilmesi suretiyle püskürtme süresi ve püskürtülen yakıt miktarı, son derece hassas olarak tespit edilebilir. Çok delikli enjektörlerin rail basıncı ile birlikte kullanımı yakıtın püskürtme esnasında çok düzgün olarak yayılmasını sağlar. Ön enjeksiyon Ana püskürtme başlamadan önce sıkıştırılmakta olan havanın içerisine yakıt püskürtülerek gerçekleştirilir. Bunu sağlamak için enjektör iğnesi kısa süreli olarak sadece milimetrenin yüzde biri kadar kaldırılır ve sonra yine bırakılır. 2 μs den kısa süre sonra ana püskürtme başlar. Kademeli püskürtmenin yararları; o o o o o o Ana püskürtmede tutuşma gecikmesinin kısalması (püsküren yakıtın beklemeden yanması), Yanma sonu oluşan maksimum basıncın azalması, Dizel vuruntusunun dolayısıyla yanma seslerinin azalması, Yakıt-hava karışımının en iyi şekilde yakılması, Zararlı egzoz gazı çıkışının azalması, Yakıt tüketiminin azalması sağlanır. 41

Her enjeksiyonda yanma odasına gönderilen yakıt miktarı, esas olarak iki parametreye bağlıdır: Bunlar enjektör memesinin açık kalma süresi ve enjektör besleme odasındaki basınçtır. İlk olarak besleme odasındaki basıncın hattaki basınca eşit olduğu düşünülebilir. Bununla birlikte, enjeksiyon esnasında, basınçta, enjeksiyonun sebep olduğu hafif bir düşme söz konusudur. Mevcut zamanın çok kısıtlı olmasından, besleme odasındaki basıncın kontrol edilmesi ve ölçülmesi mümkün olmadığı için enjeksiyon basıncının besleme hattındaki basınç ile aynı olduğu kabul edilir. 2.3. Comman Rail Dizel Enjeksiyon Sistemine Kumanda Eden Sensörler Motor yönetim sisteminde, tahrik aksamının kontrolü için gereken tüm bilgiler işlenir. Bunun sağlanması için sensörler, motorun o anki çalışması ile ilgili tüm verileri toplar.motor kontrol ünitesi bu verilere göre enjektörlerin çalışmasını, sürüş durumuna göre düzenler. Sensörler, geçerli olan çalışma durumunu belirler ve bunu yaparken örneğin yakıt sıcaklığı, motor devir sayısı veya yük gibi çeşitli fiziki değerleri elektrik sinyallerine dönüştürür. Common-Rail enjeksiyon sistemi için en önemli sensörler; motor devir sensörü, yakıt sıcaklığı sensörü, raildeki yakıt basıncının sensörü, emme borusu basınç sensörü ve eksantrik mili birinci silindir konum sensörüdür. Şekil 2.16: Yakıt sisteminde kullanılan elektronik kontrol ünitesi ve sensörler 42